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万事俱备!“重庆两江之星”号火箭明日升空

2018/5/17 13:31:00 人评论 次浏览 分类:专题·活动

5月17日早晨,中国首枚民营自研商业火箭——“重庆两江之星”号将完成首飞之前,火箭发射准备工作做得怎样?


5月16日上午,重庆日报记者来到西部某发射基地的厂房内,对“重庆两江之星”发射前的准备工作,进行了现场采访。


火箭已完成总装 

安装误差精确到百分之一毫米以内

16日上午,在西部某发射基地的厂房内,重庆日报记者看到了已总装完成的“重庆两江之星”号火箭。此时,9米长的火箭“平躺”在平板车上,平板车下面是方便滑动的轨道。


零壹空间总团团队成员蔡昊介绍,火箭在发射前,必须要在专门的总装厂房进行组装、测试,然后再运抵发射台,进行最后的测试和发射。


从总装厂房到发射台,一般都有一段较长的距离,使总装厂房远离发射台以保证其安全。这段距离大约在1000米左右。


火箭从总装厂房到发射台,可以采取两种运输方式,一是运载火箭进行水平组装、水平测试,并通过平板车或轨道运输车水平运输到发射台,然后起竖;一是运载火箭采用垂直组装、垂直测试,并通过专门车辆垂直运输到发射台。


两种方式各有利弊——


前者对总装厂房高度没有过高的要求,建造成本较低,而且火箭水平组装、水平测试给各项工作带来了便利。火箭组装测试完毕后,水平运输也比较容易。缺点是当火箭运到发射台前,必须经过复杂的起竖过程,而且水平测试完好的火箭部件很可能在起竖过程中出现插头松动、连接件松动等不易察觉的问题,严重时会导致发射失败。


后者的优点正好是前者的缺点,由于组装、测试和运输均为垂直状态,所以在运输过程中不大会出现插头、连接件松动等问题,发射可靠性能够保证。其缺点是需要建造高大的总装厂房,而且又高又重的火箭垂直运输也相当困难。俄罗斯的大型运载火箭大多采用水平运输方式,而美国大型运载火箭多采用垂直运输方式。中国运载火箭以往也主要采用水平运输方式。


重庆日报记者在现场看到,“重庆两江之星”号火箭采取的是水平组装、水平测试并且通过平板车或轨道运输车水平运输到发射台的方式。


蔡昊称,零壹空间对火箭总装非常严苛,之前已进行过近10次演练,各项组件的安装误差都精确到百分之一毫米以内,其误差空间甚至容不下一根头发丝。


处于总装合练状态的OS-X火箭 零壹空间供图


火箭运输全程监控 

分四段运到发射基地


火箭为何要在发射前进行总装?蔡昊介绍,“重庆两江之星”号的部件分别在北京、江西等地制造,于半个月前,分尾段、发动机、控制仓、荷载仓四段运到发射基地。


火箭运输到发射场通常有三种运输方式——公路运输、铁路运输、海上运输。


在三种运输方式中,海运是目前最理想的选择。


“火箭走公路、铁路,就像坐‘硬板床’;乘船走海运,就好似坐‘沙发’。”蔡昊说,运输方式是否平稳,有一个重要的考量项目——过载环境。过载环境,简单地理解就像开车时,遇到的加速行驶、紧急刹车等情况,过载环境差会危害火箭的结构。


由于此次发射地点在内陆地区,火箭选用公路运输,这为控制过载环境增加了难度。


“我们选用了具有特种运输资质的公司承运,并采用仪器对运输全程,进行过载环境监控。”蔡昊说,运输车辆的启动、加速、制动都会留下过载环境数据和振动环境数据,为让火箭在平稳运输,运输车的行驶速度被严格控制在80公里/小时以内。


“总体而言,这次火箭运抵发射基地的过载环境数据大大低于我们的设计值。”蔡昊说,过载数据值越小,火箭的运输环境就越平稳,对火箭结构的影响就越小,这有利于火箭安全抵达目的地。


重庆日报资料图 记者 万难 摄


10大高校在箭身贴校徽


16日上午10点,零壹空间还举行了“先进空天技术验证飞行联盟”启动仪式,北京航空航天大学、 南京航空航天大学、西北工业大学、哈尔滨工业大学、南京理工大学、西安电子科技大学、厦门大学、浙江大学、中南大学、电子科技大学等十所国内顶尖航空航天类院校的相关负责人,将各自学校的校徽贴在了箭身上。


据了解,“先进空天技术验证飞行联盟”是由零壹空间发起,致力打造的一个创新、共享、开放的前沿科技验证平台。该联盟以OS-X系列化飞行试验平台为依托,希望通过低成本,高频次,组合式飞行试验,降低技术验证的经费门槛,加速空天技术的有效转化,从而丰富国家在空天领域的成熟技术储备。


北京航空航天大学相关负责人表示,以前各大高校想做试验,只能通过电脑模拟等方式进行。而零壹空间的X系列火箭平台,则给高校们的飞行试验提供了一个更真实的环境,如此一来,各大高校便能进一步验证自身的研究成功。他表示,飞行联盟的成立有助于整合高校资源,集各高校之力推动航天领域的发展。


飞行联盟是一个开放、创新、共享的平台,2020年将实现“三个一百”,即联盟成员单位达到一百家,X系列平台每年完成一百个科研任务,单发飞行试验里单项技术验证经费在100万元以内。


重庆日报资料图 记者 万难 摄


技术篇

解密零壹火箭核心竞技术



零壹空间的X系列火箭——“重庆两江之星”号首飞时间临近,越来越多的人更加关注零壹空间的火箭技术究竟有“几斤几两”。5月16日,重庆日报记者通过采访零壹火箭有关专家,为你解密零壹火箭核心技术。


自主掌握固体火箭发动机技术


发动机是火箭的“心脏”,也是研制火箭的核心技术之一。2017年12月22日,零壹空间X系列火箭发动机已于2017年12月22日成功完成整机联合试车。发动机工作35秒后关机,试验取得了圆满成功,这也是国内首台商业固体火箭发动机。到现场指导的发动机老专家以“三个之最”给以本次试车总结:


第一最:从项目启动到发动机联合试车仅仅用了9个月,周期之短创中国航天史上之最;


第二最:采用精简研发团队及试验队配置圆满的完成了任务,人员之少创航天史上之最;


第三最:将火箭上电气核心产品综控机的重量缩减至传统产品十分之一,仅有不到1.8kg,集成度之高创航天史上之最。


零壹团队坚持把事情做到极致,第一仗就要让所有新研产品都接受实战考核,本次试车试验,直接带上了燃气舵、伺服系统和一体化综控机等公司自主新研产品,让综控机代替成熟的点火设备来执行发动机点火。如果将火箭比作一辆汽车,那么燃气舵相当于车轮,伺服系统相当于方向盘及传动机构,综控机则相当于驾驶员。它们都成功经受住了考验。


燃气舵经受高温考验


2017年4月,零壹空间成功完成了燃气舵力热联合试验,燃气舵经受住了高温考验。


燃气舵是固体火箭常用的控制结构,是固体火箭结构设计的关键技术。燃气舵需要长时间工作在2000℃高温的高压燃气流中,工作过程中伴随着舵面烧蚀和偏转,其中舵面材料选择、舵外形设计、防隔热设计、热密封设计、热匹配设计、耐高温传动系统设计和舵面控制力计算是燃气舵设计的核心技术。


零壹空间在本次试验过程中同时搭载测试了公司自主研发设计的燃气舵及其测力系统。燃气舵测力系统用于测量燃气舵在发动机燃气流中所受力和力矩,测量结果用于修正控制力分析算法和控制系统设计,是燃气舵试验的核心技术,目前国内仅有少数单位具有该测试能力,且成本巨大。


零壹空间完全自主研发的测力系统,在试验中成功获取了舵面的受力和力矩数据,解决了解耦测量等一系列难题,为公司节省了数百万元的研发成本。


一体化综合控制系统“麻雀虽小 五脏俱全”


如果说发动机是火箭的“心脏”,那么,综合控制系统则是火箭的“大脑”。


零壹空间的综合控制系统,不仅是其自主研制,而且在技术层面上有了很大的创新。据了解,该综合控制系统采用集成化设计思路,整合了传统控制系统飞控解算、时序控制、供配电、GPS接收以及遥测系统的数据采集、编码调制等功能,重量仅1.8公斤,通过集成化设计大幅减小箭上设备重量和成本。


“如此一来,我们可以整体减少火箭上的设备和规模,从而提升运力。”零壹空间技术团队相关负责人如此表示。


零壹空间市场部负责人介绍,该一体化综合控制机可广泛应用于军用、民用无人机、低成本火箭等航空航天飞行器。


4月,该综合控制系统也参与完成了半实物仿真试验及电气系统综合匹配试验,这也标志着首飞箭的研制工作已进入收官阶段。


造首个商业化飞行试验平台


除了技术,零壹空间还尝试在更大的领域进行创新,OS-X系列火箭应运而生。


据介绍,这是OS-X系列火箭是国内首个商业化飞行试验平台,主要用于满足客户的飞行试验需要。


据了解,目前,飞行试验正成为空天关键技术研究的重要手段,在世界范围内,一些前沿技术研究计划都需要进行飞行试验。在国外,已有可以能够用于亚轨道研究和飞行试验的平台。比如美国的一款产品,目前已可提供长时间高速飞行环境、可定制化、军民多类客户使用等。该产品计划2019年首飞,并声称世界上首个商用飞行试验平台具备初步运营能力。


“在国内,很多客户也是有飞行试验需求的,但是国内却没有这样的平台。”零壹空间相关负责人表示,市场也是决定他们打造这一平台的原因。


重庆日报记者了解到,X系列能够满足微重力试验、探空、再入试验、高速技术验证、发动机性能测试、飞行器性能验证、其他定制需求试验等多项服务需求,且具备专业服务团队和快速迭代优化设计、低成本等特点。


首飞承载多项研究任务


本次“重庆两江之星”首飞,零壹还进行了国内首次“箭上无线通讯”“减阻杆”“低成本能源”等创新技术的研究,为简化火箭系统设计、降低研制成本打下了坚实基础:以箭上无线通讯技术为例,将火箭从有线网络带入无线WIFI的新时代,该项技术可以减少箭上电气系统设备50%的重量,节约箭上电气设备30%的成本,缩短箭上电气系统60%的设计周期。


火箭通过飞行试验的方式,对火箭头部安装减阻杆的作用进行了评估。减阻杆以其显著的减阻和降热效果,在国外多个型号中得到了工程应用,但在国内型号中尚无应用,“重庆两江之星”此次飞行为其工程应用进行了科学探索实践。


火箭飞行过程中,还将对阻碍超音速客机发展的最为关键的因素音爆进行测试。随着高速运输产业的不断发展,音爆相关研究具有重要的工程应用价值。

重庆日报资料图 记者 万难 摄


小知识

我国四大卫星发射中心


零壹空间有关负责人表示,这次发射的是亚轨道火箭,飞行高度还达不到人造卫星最低轨道高度。


这次,“重庆两江之星”号未搭载卫星,所以不用到卫星发射中心发射。一旦民营商业火箭搭载卫星上天,就需要到我国四大卫星发射中心进行发射。


泉卫星发射中心


始建于1958年,是主要担负测试及发射长征系列运载火箭、中低轨道的各种试验卫星、应用卫星、载人飞船和火箭导弹的主要基地。


太原卫星发射中心


始建于1967年,是主要担负测试及发射太阳同步轨道气象、资源、通信等多种型号的中、低轨道卫星和运载火箭的主要基地。


西昌卫星发射中心


始建于1970年,是主要担负测试及发射广播、通信和气象等地球同步轨道卫星的主要基地。


文昌卫星发射中


始建于2009年,是主要担负测试及发射地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站和深空探测卫星等航天器的主要基地。



来源:重庆日报


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